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超声流量计数据预处理及拟合方法

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摘要 近年来，超声流量计因其测量方式简单，无接触等优点在我国工业测量领域中崭露头角得以广泛应用。然而，在实际应用中，流体在传播过程中容易受到温度，浓度等的影响进而影响超声流量计的测量精度，因此还有许多研究工作可以展开。数据处理作为一个完整实验的最后一个步骤有着不容忽视的重要性，高效的处理方法既可以使结果一目了然又可以得知实验中影响较大的因素从而加强改进，提高整个系统反应时间和精度，而超声流量计测试就有大量数据需要处理。
本文阐述了超声流量计的简介分类以及优缺点，对超声流量计的国内外发展情况及发展前景进行了综述。对超声流量传感器研发过程中所测试的大量数据进行了分析，从而发现实验数据所具有的特点，以及所需处理的问题，在此基础上提出了若干数据处理方法，本文的数据处理分为两个模块，利用MATLAB软件进行编程处理，首先是数据的预处理，包括剔除粗大误差，重复数据的删除，稀疏数据的插值，密集数据的抽取以及样本量大小的选择；然后对预处理过的数据拟合，并研究分析了拟合加权性的作用，进而完成了温度、浓度和时间的曲面加权拟合程序。
对程序进行了调试验证，证明其结果可将野值有效剔除，删除重复数据并实现了插值，抽取，样本量大小的基本确定，为数据拟合建立了基础，进而完成了二次曲面的加权拟合。
关键词：超声流量计 MATLAB 数据处理


The data pre-processing and fitting method of the Ultrasonic Flowmeter
Abstract In recent years, ultrasonic flowmeter has been widely used in our country because of its simple measurement method and the advantages of no contact in the field of industrial field.In practice, however, the fluid in the process of transmission vulnerable to the temperature and concentration, in turn, affects the measurement accuracy of ultrasonic flowmeter, so there are a lot of research work can be carried out.Data processing as the final step of a complete experiments,its importance can not be ignored. the efficient processing method not only can make the results be clear at a glance, but also can know the more important factors of the experiment then to improve, improve the system response time and accuracy, and ultrasonic flowmeter test has a large amount of data to deal with.
This article expounds the introduction,classification and the advantages and disadvantages of the ultrasonic flowmeter, the ultrasonic flowmeter development situation and development prospect at home and abroad are reviewed. By the analysis of the large amounts of data in the process of ultrasonic flow sensor research test, Discovering the characteristics of the experimental data and the problems need to be processed , on the basis of this some data processing methods are put forward.this paper is divided into two modules, using MATLAB to processs the program. first is the pretreatment of data, including eliminating bulky error, delete the duplicate data, sparse data interpolation, dense data extraction and the selection of sample size;Then fit the data which has been pretreated, then research and analysis the role of regression and weight ,then complete the surface weighted fitting procedure of the temperature, concentration and time.
After debugging and verifying the program ,prove that we can effectively eliminate the outliers ,remove duplicate data andand achieve the function of interpolation, extraction, determine the size of the sample size, build the foundation for data fitting, and then complete the weighted fitting of quadric surface .
Keywords: ultrasonic flowmeter MATLAB data processing


目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 超声流量计的简介及分类 1
1.1.2超声流量计的优缺点 1
1.1.3超声流量计的发展情况和发展前景 2
1.2 超声流量计标定过程的数据处理 3
1.2.1 数据处理的概念及意义 3
1.2.2 超声流量计数据来源 4
1.2.3 超声流量计数据特点和分析 4
1.2.4 所需处理的问题和处理方法 4
1.3 本课题研究内容 5
第二章 超声流量计数据的预处理 6
2.1 影响超声流量计精度的因素 6
2.2 误差的概念及分类 7
2.3 粗大误差判别准则 7
2.3.1 拉伊达准则 7
2.3.2 格拉布斯准则 8
2.3.3 肖维勒准则 8
2.3.4 狄克逊准则 8
2.4 剔除超声流量计数据野值的相关MATLAB程序 9
2.4.1 利用散点图对数据进行直观认识和分析 9
2.4.2 剔除粗大误差的程序编写 11
2.5 超声流量计数据采样的均匀化处理 13
2.5.1 删除超声流量计的重复数据 13
2.5.2 超声流量计密集数据的抽取 15
2.5.3 超声流量计数据的插值 17
2.5.4 超声流量计数据样本量大小的选择 19
第三章 超声流量计数据加权拟合 21
3.1 数据加权的原因及加权方法 21
3.1.1 几种常见的加权法 21
3.1.2 最小二乘加权法 22
3.2 超声流量计数据的浓度加权拟合 23
3.3 超声流量计数据的温度加权拟合 26
第四章 程序调试过程及结果 27
4.1 数据的导入与导出 27
4.1.1 数据的导入 27
4.1.2 数据的保存与导出 28
4.2 剔除粗大误差的程序调试过程 29
4.3 删除重复数据的程序调试过程 29
4.4 插值的程序调试过程 30
4.5 超声流量计数据插值及加权拟合的结果 30
结论 34
致谢 35
参考文献： 36